玻璃、陶瓷包装材料 5pbcpt

第五章玻璃、陶瓷包装材料玻璃与陶瓷属于硅酸盐类材料。玻璃与陶瓷包装是指以普通或特种玻璃与陶瓷制成的包装容器，如玻璃瓶、玻璃罐、陶瓷瓶与缸、坛、壶等容器。第一节玻璃包装材料（一）玻璃包装材料的化学组成玻璃的化学成分基本上是二氧化硅（SiO2）和各种金属氧化物，SiO2在玻璃中形成硅氧四面体的结构网，即为玻璃的骨架，使玻璃具有一定的机械强度、耐热性和良好的透明性、稳定性等。金属氧化物包括氧化钠、氧化钙、氧化铝、氧化硼、氧化钡、氧化铬和氧化镍等。这些金属氧化物与氧化硅按一定配比，经过高温熔融、冷却形成固定物质。［物理机械性能］玻璃的密度随成分不同而不同，一般为2．2～6．5g／cm3，常用的钢玻璃密度为2．5g／cm3。玻璃的透明性好，阻性隔强，是良好的密封容器材料，加入Cr2O2能制成绿色玻璃，加入NiO能制成棕色玻璃。玻璃的坚固耐用性主要取决于它的机械性质。玻璃的抗拉强度一般为6～8kgf／mm2，热塑时抗拉强度则显著提高，增加CaO含量亦可使抗拉强度提高，但NaO、K2O的含量则会降低其抗拉强度。玻璃表面若有微小裂痕，其抗张强度会大大降低。玻璃的抗压强度高，一般比抗拉强度高15～16倍。玻璃的弹性和韧性差，属于脆性材料，超过其强度极限会立刻破理裂。玻璃的硬度很好，约为莫氏6级。［热稳定性］玻璃有一定的耐热性，但不耐温度急剧变化。作为容器玻璃，在成分中加入硅、硼、铅、镁、锌等的氧化物，可提高其耐热性，以适应玻璃容器的高温杀菌和消毒处理。容器玻璃的热稳定受热膨胀系数、抗拉强度和弹性系数的影响最大，它与抗张强度成正比，与热膨胀系数成反比。容器玻璃的厚度不均匀，或存在结石、气泡、微小裂纹和不均匀的内应力，均会影响热稳定性。［光学性能］玻璃的光学性能体现为透明性和折光性。干净的玻璃有高度的透明性。由琥珀色玻璃吹制的瓶子（厚度2mm），能遮隔波长大于4500A的光，绿色玻璃能遮隔波长3500A左右的光。厚度与种类影响玻璃滤光性。玻璃的折光性使工艺品玻璃容器具光彩夺目的装潢效果。［化学稳定性］玻璃具有良好的化学稳定性，耐化学腐蚀性强。只有氢氟酸能腐蚀玻璃。因此，玻璃容器盛装酸性或碱性食品以及针剂药液，显得格外重要。玻璃的种类很多，不同玻璃的化学稳定性不一样。影响玻璃性质的因素还有其他一些，包括玻璃的化学组成、腐蚀的温度和时间，以及玻璃是否与其他有害的元素接触过高。中性玻璃一般比碱性玻璃更耐化学腐蚀，后者会使水溶液呈碱性，因此，这种玻璃容器对其内装物的性质有所影响。（三）玻璃包装材料种类普通瓶罐玻璃（主要是钠、钙、硅酸盐玻璃）特种玻璃（如中性玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、钠化玻璃等）第二节陶瓷包装材料（一）陶瓷的概念陶瓷是以铝硅酸盐矿物或某些氧化物为主要原料，或加入配料并以当时的技术和工艺水平，按用途给予造型，表面涂上各种光滑釉，或特定釉和各种装饰，采取特定的化学工艺，用相当的温度和不同的气体（氧化、碳化、氮化等）烧结成一种或多种晶体。(二)陶瓷的化学组成陶瓷由各种基本金属氧化物组成，单元系有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、MnO4、TOi2、ThO2、Y2O3、La2O3；二元系统与三元系统最多，还有碳化物如SiC，WC，TiC，B4C；氮化物如Si3N4，BN，TiN，AIN；氮氧化物等。陶瓷的矿物组成有刚玉（Al2O3）、莫来石（3Al2O3·2SiO2－2Al2O·SiO2）、白硅石、磷石英、石英、磷英石、镁黄长石、钙长石、硅铍石、尖晶石、锆英石等。(三)釉与陶瓷结合的作用（1）使陶瓷胎表面致密化，不透水和气，并且有光泽，形成一层润滑的连续相；（2）减少表面缺陷，给人一种晶莹如玉的美感（3）使表面处于承受若干预加压应力状态，相对提高使用强度；（4）消除表面显微裂纹，形成滑润的表面，容器易洗刷、消毒、灭菌、保持良好的清洁状态。(三)陶瓷的种类及性能陶瓷的化学稳定性与热稳定性均好，能耐各种化学物品的侵蚀，热稳定性比玻璃好，在250℃～300℃时也不开裂，并耐温度剧变。不同商品包装对陶瓷的性能要求也不同，如高级饮用酒（如茅苔酒），要求陶瓷不仅机械强度高，密封性好，而且要求白度好，并有光泽。有些材料则要求电绝缘性、压电性、热电性、透明性、机械性能等。包装用材料，主要从化学稳定性和机械强度考虑。陶瓷种类粗陶器：多孔、表面粗糙、不透明，有较大的吸水率和透气性，主要用作缸器。精陶器：气孔率和吸水率小于粗陶器，常作坛、罐和陶瓶。瓷器：结构紧密均匀，均为白色，表面光滑，吸水率低。极薄瓷器还具有半透明的特性，按原料不同，瓷器又分长石瓷、绢云母质瓷、滑石瓷和骨灰瓷等。炻器：介于瓷器与陶器之间的一种陶瓷制品，有粗炻器和细炻器两种，主要用作缸坛等容器。特种陶瓷金属陶瓷——在陶瓷原料中加入金属微粒，如镁、镍、铬、钛等，使制出的陶瓷兼有金属的韧而不脆的和陶瓷的耐高温、硬度大、耐腐蚀、耐氧化性等特点；泡沫陶瓷——质轻而多孔，其孔隙是通过加入发泡剂而形成的，具有机械强度高、绝缘性好、耐高温的性能。